电气工程“卓越计划班”电机学实训环节改革与实践

张蕊萍

兰州交通大学自动化与电气工程学院 甘肃兰州 730070

作为国家级特色专业，我校电气工程及其自动化专业是教育部“卓越工程师培养教育计划”(以下简称“卓越计划”)(第二批)的试点专业。卓越计划人才培养更加注重大学生工程实践及创新能力的培养和锻炼[1]。作为专业的主干核心课程，电机学课程教学占据着非常重要的地位，课程教学实施过程中也更加侧重实验、实训等实践教学环节，人才培养计划中除安排理论和实验教学外，后续还安排了电机学企业认识实习与课程实训环节。如何能够更好地与企业需求相结合，设置电机学实训的项目，落实实施实训的方案，保障实训环节的教学质量，更好地培育学生的动手能力和创新能力，是一个值得深入探讨的问题。

1 目前实训环节存在的主要问题

目前我院电气工程 “卓越计划”班电机学企业实习与实训项目存在的主要问题有以下几点。

(1)企业实习安排的不确定性。每年实习单位的安排需要考虑的因素太多，实习场地难以固定，也没有完整的实习指导安排，缺乏针对性和目的性，学生普遍没有提前做好预习功课，走马观花，实习报告变成了记流水账。

(2)实训项目设置单一。由于企业条件限制，真正展开实训项目的可行性不大。目前实训项目主要为电机和变压器的设计计算项目，将实训等同于课程设计，不利于学生动手能力和创新能力的培养。

(3)实训项目与工程的衔接性不够。学校实验室实验设备简单，只能提供100 W小容量电机，主要完成一些电机学课内验证性实验项目，项目的工程特性体现不明显。

(4)实训课程缺乏过程性考核机制，不能有效调动学生的学习积极性，保障实训质量。

针对以上问题，结合学校新建电机与控制实验室，从电机学实训项目设计、突出学生创新实践能力的培养模式、加强过程性考核等方面积极探索，不断提升课程实训效果。

2 电机学实习与实训内容的改革

针对实训课程中存在的主要问题，结合目前实验室建设现状和“卓越计划”的具体要求，对实训项目进行调整。

2.1 针对企业和行业特色 设置有针对性的实习调研项目

目前，学院电气工程“卓越计划班”的电机学实习企业主要是变压器厂和铁路机车厂。为保障实习效果，要在实习之前结合实习企业特点，要求学生完成相应的实习调研报告，做好实习准备。针对变压器制造企业特点，设置和变压器相关的铁芯、绕组结构、容量、绝缘等调研课题，了解变压器的设计、制造原理、工艺和测试方法；针对铁路机车厂，设置和机车相关的变压器结构及特点、电传动方式、电机类型、参数及调速方式等项目，以便开展有针对性的实训。

2.2 配合实验室建设与设备更新 合理设置实训项目

针对电机学理论和实验教学，实验室前期购置10台100 W小电机实验平台，能够满足电机参数测定、特性验证等教学要求。为进一步强化培养学生的工程能力和创新能力，实验室购置了6台2.2 kW专用大电机实验系统。该实验系统提供三相变压器和直流电动机+交流同步机和交流电动机+直流发电机两对机组，以满足新形势下的人才培养需求。结合“卓越计划”创新性人才培养要求和理论教学内容，对新建实验室的电机与控制实验室实训项目设置进行深入研究和讨论，不仅设置与电机特性相关的验证性实验，更应注重增设以学生创新能力培养为目标的研究型和创新性实验，拓展学生工程实践能力。开设的特色实训项目如表1所示。

表1 电机学实训项目

2.3 丰富实训形式 重视仿真软件 拓展实训效果

MatLab软件提供大量功能强大的函数，不但可以用于各种数值计算问题，而且提供多种绘图函数，方便数据处理[2]。MatLab/Simulink软件提供各种变压器及电机动态仿真模型，可以完成多种实验室设备无法完成的实验和实训，在学生具备基本的电机学实验和实训能力后，引入MatLab/Simulink仿真是一种有效的教学辅助手段，可以进一步拓展学生的实践能力，对后续电力电子技术、传动控制、毕业设计等课程起到一定的铺垫作用。因此在实验室实训课程的基础上，进一步设置仿真实训项目(见表2)。

表2 仿真实训项目

3 突出学生主体地位的实训模式

在实训过程中始终突出学生主体，培养学生自主学习、主动设计的能力，教师在各个环节中仅仅起到引导、辅助、监督、考核的作用。实训以基本项目为单元，先调研、再设计，然后进行实训实验或仿真，最后对实训结果进行数据处理及总结。学生自主或讨论完成，能够激发学生的学习兴趣，培养学生主动探究问题的能力。主要采取以下措施。

3.1 分组实训

为达到实训效果，结合电机学实验和实训的实际情况，将学生进行分组，每2～3人为一组，在实训过程中要分工明确，相互协作。

3.2 带着问题到企业实习

在企业实习之前，布置和企业相关的调研项目，学生先通过查阅资料，回答调研项目中的问题，然后在实习过程中验证回答问题的正确性；调研中未能解决的工程实际问题，能够进一步和企业导师进行讨论，得到解决，达到学校课堂教学和企业导师工程实践教育的深入结合。

3.3 树立安全意识 走进实验室

实训课程在以传统2.2 kW电机组为基础的专用电机组实验系统上进行，整个实验过程中功率大、电流大。为培养学生规范的操作意识，专门进行安全培训。学生实训期间，教师必须在场。

3.4 开放实验室 提高学生的自主学习能力和创新能力

(1)由于在电机学实验教学中已经开设电机、变压器参数测定及电机特性实验，学生基本掌握电机学实验的基本方法，因此在实训课程中，不再为学生提供具体的实训指导书，只提供实验台变压器、机组、相关元器件参数。实训期间，实验室全天开放，学生可以随时熟悉实验台的基本情况,有利于进行综合型和探究型实验、实训项目[3]，同时可以提高学生开展创新实验的积极性，提高学生的创新思维能力和设计能力，有利于综合素质的培养[4]。

(2)学生针对每个实训项目，查阅资料，逐步完成实训准备工作，主要包括：实训目的、使用设备、设计接线图、实验步骤、记录数据表格并撰写实训预习报告。经指导教师检查无误后，方可进入实验室进行实训。

(3)实训结束后，结合MatLab软件对实训中得到的数据进行处理，并对实训中遇到的问题进行总结。

3.5 在仿真实训项目中拓展实训内容 为后续课程打好基础

将MatLab/Simulink软件引入实训教学中，培养学生自学能力，激发学生学习兴趣，不仅使学生了解电机启动、调速及变压器负载、短路运行的暂态过程，加深理解理论课程的内容，更为后续课程中电机调速控制系统的学习与设计打下良好的基础。

4 加强过程性考核机制

考核是电机学实验、实训教学的一个指挥棒[5]，是保障实训质量的重要环节。因此在实训的考核中不仅进行实训预习、过程和报告的考核，还特别引入以下机制。

(1)学生设计实训内容不限于上述实验项目，可自行设计，经教师检查后进行实训，可根据实训情况酌情加分。

(2)实训过程中，教师可针对学生的操作过程进行提问，根据学生回答情况进行记分。

(3)在每个实训项目结束后，教师设计一部分问题，学生根据实训过程中的现象回答相应问题，根据学生回答情况进行记分。

(4)为考查学生实际动手能力，在全部实训结束后，随机抽取实训项目，并现场操作，根据学生操作和回答问题情况进行记分。

5 结论

针对电气工程“卓越计划班”电机学实训课程存在的问题，结合学院新建电机与控制实验室，深入挖掘电机学作为专业基础课程的特点及其与后续课程之间关系，合理优化实训实验项目和仿真项目设置，为后续课程的学习与应用做好前期准备，激发学生自主学习、独立设计实训方案、完成实训内容的热情。在电气工程卓越班实训课程实训模式、考核机制等方面进行的改革与实践，取得了很好的实施效果，学生实训态度积极，准备充分，达到了实训要求。